專利名稱：黑色墨水染料組成物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種黑色墨水染料組成物，特別是一種適用于紙用噴墨印刷的黑色墨水染料組成物。
背景技術(shù)：
噴墨印刷技術(shù)是一種非撞擊式的印刷技術(shù)(non-impact printing)，其技術(shù)特性需求包含需提供鮮明(sharp)、無毛邊(non-feathering)的影相，俱有良好的水洗牢度(water-fastness)、日光牢度(light-fastness)、光學(xué)密度(optical density)，快干與儲存安定性佳，打印流暢性佳，不阻塞噴頭(non-clogging)等等。
使用反應(yīng)性染料例如公開文獻(xiàn)資料Color Index當(dāng)中的反應(yīng)性紅色180(C.I.Reactive Red 180)或反應(yīng)性黑色31(C.I.Reactive Black 31)為噴墨墨水的染料組成份時，當(dāng)反應(yīng)基隨著時間水解，墨水的pH值會不穩(wěn)定，使得墨水當(dāng)中的鹽類隨著水解反應(yīng)增加，造成噴嘴堵塞或墨水的色相產(chǎn)生變化等問題。
在美國專利US4,694,302與US5,062,892當(dāng)中有揭露，過去常用的黑色墨水染料組成物例如食用黑色2(C.I.Food Black 2)，其日光牢度等特性并不佳，未能滿足前撰打印需求；又如直接黑168(C.I.Direct Black 168)雖具有較佳的日光牢度，但其溶解度低，做為噴墨墨水染料組成份時有限制性。
因此，在噴墨印刷墨水的染料組成物中，如何提供一種黑色染料組成物，具有日光牢度好、色域(color space)含蓋面積廣、溶解度佳及印列流暢性好等特性，是持續(xù)努力的方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種黑色墨水染料組成物，特別是一種適用于紙用噴墨印刷的黑色墨水染料組成物，可以獲得光牢度好、溶解度佳的墨水染料組成物。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的組成物，其主要包括(A)如下式(I)化合物 其中，R1為-SO2CH2CH2OSO3H或-SO2CH＝CH2或-SO2CH2CH2OH；M為H、Na或Li；(B)如下式(II)化合物 其中，R1為-SO2CH2CH2OSO3H或-SO2CH＝CH2或-SO2CH2CH2OH；M為H、Na或Li；以及(C)如下式(III)化合物 其中，R1可為-SO2CH2CH2OSO3H或-SO2CH＝CH2或SO2CH2CH2OH；M可為H、Na或Li。
其中式(I)化合物中R1為-SO2CH＝CH2或SO2CH2CH2OH。
其中式(II)化合物中R1為-SO2CH＝CH2或SO2CH2CH2OH。
其中式(III)化合物中R1為-SO2CH＝CH2或SO2CH2CH2OH。
其中式(I)化合物為如下的式(I-1)化合物，
其中M為H、Na或Li。
其中式(II)化合物為如下的式(II-1)化合物 其中M為H、Na或Li。
其中式(III)化合物為如下的式(III-1)化合物， 其中M為H、Na或Li。
其中組成份(A)的式(I)化合物的重量百分比為50～94％；組成份(B)的式(II)化合物的重量百分比為3～47％；且組成份(C)的式(III)化合物的重量百分比為3～30％。
還包括一組成份(D)有機(jī)溶劑，該有機(jī)溶劑選自包括乙二醇、二乙二醇、三甘醇、丙二醇、丁二醇、乙二醇單乙醚、乙二醇單丁醚、二乙二醇單乙醚、2-吡咯烷酮、N-甲基-吡咯烷酮、1，3-二甲基-2-咪唑啉酮、三乙醇胺。
還包括一組成份(E)界面活性劑，該界面活性劑為如下式的化合物
其中n和m的總和為介于0至50的整數(shù)。
其中式(I)化合物為如下的式(I-1)化合物， 其中M為H、Na或Li；式(II)化合物為如下的式(II-1)化合物 其中M為H、Na或Li；且式(III)化合物為如下的式(III-1)化合物， 其中M為H、Na或Li。
還包括一組成份(D)有機(jī)溶劑，該有機(jī)溶劑選自包括乙二醇(ethyleneglycol)、二乙二醇(diethylene glycol)、三甘醇(triethylene glycol)、丙二醇(propylene glycol)、丁二醇(butylenes glycol)、乙二醇單乙醚(ethylene glycolmonoethyl ether)、乙二醇單丁醚(ethylene glycol monobutyl ether)、二乙二醇單乙醚(diethylene glycol monomethyl ether)、2-吡咯烷酮(2-pyrrolidone)、N-甲基-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone)、1，3-二甲基-2-咪唑啉酮(1，3-dimethyl-2-imidazolidinone)、三乙醇胺(triethanolamine)。
還包括一組成份(E)界面活性劑，該界面活性劑是乙炔二醇(acetyleneglycol)衍生物，可選自商品名如-Surfynol 465、Surfynol 485、Surfynol 420、Surfynol 104，(Air Products&Chemicals，Inc.所販賣)，該界面活性劑為如下式的化合物
其中n和m的總和為介于0至50的整數(shù)。
其中式(I-1)、式(II-1)與式(III-1)化合物的M均為Li。
具體實施例方式
取本發(fā)明組成物中式(I)染料70份、式(II)染料15份、式(III)染料15份，彼此混合均勻后可得實施例的染料組成物；本發(fā)明組成物中式(I)、式(II)、式(III)的具體結(jié)構(gòu)及來源舉例如下，但不限于以下說明例本發(fā)明組成物中的式(I)化合物具體結(jié)構(gòu)，舉例如C.I.Reactive Black 5 其來源可由市售反應(yīng)性黑色染料取得，可用商品名如Everzol BlackB。
本發(fā)明組成物中的式(II)化合物具體結(jié)構(gòu)，舉例如 其制備方法，在德國專利公報DE1911427號有揭露可供參酌。
本發(fā)明組成物中的式(III)化合物具體結(jié)構(gòu)，舉例如 其制備方法，在日本專利公報特公昭45-40182號有揭露可供參酌。
本發(fā)明的組成物中式(I)、(II)、(III)化合物的組成份比例，并無特殊的限制；一般而言，每一種組成份比例的最小相對重量百分比為3％，而最大相對重量百分比為95％。
本發(fā)明組成物中的各組成份比例，較佳的，為組成份(A)的式(I)化合物50～94％重量比；組成份(B)的式(II)化合物3～47％重量比；組成份(C)的式(III)化合物3～30％重量比。
可使用的緩沖劑例如醋酸、醋酸鹽、磷酸、磷酸鹽、硼砂、硼酸鹽或檸檬酸鹽。可使用的抗菌劑例如NUOSEPT(Nudex Inc.，a division ofHuls Americal所販賣)、UCARCIDE(Union Carbide所販賣)、VANCIDE(RTVanderbilt Co.所販賣)及PROXEL(ICI Americas所販賣)；上述成份于臺灣專利TW589352或美國專利US5,725,641有揭露可供參考。
以下為本發(fā)明的化合物(I)、(II)、(III)具體的制備方法，舉例但不限于以下說明例染料制備例1式I-3染料30kg，以45％氫氧化鈉水溶液500ml調(diào)整pH值至9～10，溫度控制在25～30℃，進(jìn)行水解反應(yīng)60分鐘，再以32％鹽酸溶液30ml調(diào)整pH值至7～7.5，進(jìn)行逆滲透脫鹽，置換鋰鹽約30％，噴干后可得本發(fā)明的如下式I-2粉體(鋰鹽)。
染料制備例2以II-3染料取代式I-3染料，重復(fù)前述染料制備例1的步驟，得本發(fā)明的如下II-2粉體(鋰鹽)。

染料制備例3以III-3染料取代式I-3染料，重復(fù)前述染料制備例1的步驟，得本發(fā)明的如下III-2粉體(鋰鹽)。
染料制備例4取式I-2染料化合物粉體2kg溶于18kg的水，以32％鹽酸溶液30ml調(diào)整pH值至7～7.5，進(jìn)行逆滲透脫鹽，置換鋰鹽約30％，噴干后可得本發(fā)明的式I-1粉體(鋰鹽)。
染料制備例5以II-2染料取代式I-2染料，重復(fù)前述染料制備例4的步驟，得本發(fā)明的式II-1粉體(鋰鹽)。
染料制備例6以III-2染料取代式I-2染料，重復(fù)前述染料制備例4的步驟，得本發(fā)明的式III-1粉體(鋰鹽)。
將前述制備例所得的染料化合物，合并一墨水載體成為墨水組成物，與目前市場常用的黑色墨水組成物Bayer公司的Bayscrip Black SP產(chǎn)品、Clariant公司的Duasyn Direct Black HEF-SF產(chǎn)品作比較，其打印特性與日光牢度測試方法與數(shù)據(jù)，列舉如以下墨水實施例。
實施例1本發(fā)明的組成物取式(I-1)染料70份、式(II-1)染料15份、式(III-1)染料15份分別置入燒杯中，彼此混合后，以攪拌機(jī)攪拌30分鐘，得到均勻的染料組成物，以32％鹽酸溶液調(diào)整pH值至7～7.5，進(jìn)行逆滲透脫鹽，置換鋰鹽約30％，噴干后可得本發(fā)明的染料組成物。
實施例2本發(fā)明的組成物取式(I-3)染料70份、式(II-3)染料15份、式(III-3)染料15份分別置入燒杯中，彼此混合后，以攪拌機(jī)攪拌30分鐘，得到均勻的染料組成物，后以45％氫氧化鈉水溶液調(diào)整pH值至9～10，溫度控制在25～30℃，進(jìn)行水解反應(yīng)60分鐘，再以32％鹽酸溶液調(diào)整pH值至7～7.5，進(jìn)行逆滲透脫鹽，置換鋰鹽約30％，噴干后可得本發(fā)明的染料組成物。
實施例3本發(fā)明的組成物取式(I-2)染料70份、式(II-2)染料15份、式(III-2)染料15份分別置入燒杯中，彼此混合后，以攪拌機(jī)攪拌30分鐘，得到均勻的染料組成物，后以32％鹽酸溶液調(diào)整pH值至7～7.5，進(jìn)行逆滲透脫鹽，置換鋰鹽約30％，噴干后可得本發(fā)明的染料組成物。
應(yīng)用例1墨水組成配方取以下所述重量百分比的墨水配方組成份實施例1的染料組成物4.8％、DEG10％、DEGMBE10％、甘油7％、S-4651％、PROXEL-XL20.3％、蒸餾水52.9％，將配方中組成份分別加入燒杯中，以攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌約半小時，再以0.45μm濾紙進(jìn)行絕對過濾(absolutely-filtration)，可得應(yīng)用例1的墨水組成物。
應(yīng)用例2墨水組成配方取以下所述重量百分比的墨水配方組成份實施例3的染料組成物5.0％、DEG10％、DEGMBE10％、甘油7％、S-4651％、PROXEL-XL20.3％、蒸餾水52.7％，將配方中組成份分別加入燒杯中，以攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌約半小時，再以0.45μm濾紙進(jìn)行絕對過濾(absolutely-filtration)，可得應(yīng)用例2的墨水組成物。
測試方法與結(jié)果日光牢度比較將應(yīng)用例1至2的墨水樣品進(jìn)行打印測試與溶解度測試，測試結(jié)果如表2；表1墨水組成配方

以上Abs./λmax(100ppm)表示配制以上墨水組成物為濃度100ppm(100mg/l)，并以UV測試儀器進(jìn)行全波長檢測，此時，UV最大吸收波長為λmax，其UV吸收值為Abs.。
DYE I表本發(fā)明的含乙烯砜(-SO2CH＝CH2)化合物(具體化學(xué)結(jié)構(gòu)如上式I-2、II-2、III-2)；DYE II表本發(fā)明的含乙烯砜水解(-SO2CH2CH2OH)化合物(具體化學(xué)結(jié)構(gòu)如上式I-1、II-1、III-1)；DYE III表CLARIANT的Duasyn Direct Black HEF-SF染料組成份；DYE IV表BAYER的Bayscrip Black SP染料組成份。
打印測試條件-如下所示；打印機(jī)-EPSONSTYLUS PHOTO 830U PRINTER，打印紙張-PLAINPAPER，光牢度測試-總能量85KJ；表2打印與溶解度測試結(jié)果

由表2結(jié)果得知，本發(fā)明標(biāo)的物具有與市售主流產(chǎn)品相當(dāng)?shù)娜展饫味?，且黑度表現(xiàn)亦可達(dá)業(yè)界平均水平。
墨水實施例2恒溫溶解度2-1.稱取X g的定量染料(X表染料需要溶解的濃度(g/l)，如測試100g/l溶解度，則稱取染料15g，加入150cc蒸餾水于250ml燒杯內(nèi)，以玻棒攪拌均勻。
2-2.在磁石攪拌機(jī)上均勻攪拌，加熱到定溫80℃并在±2℃范圍內(nèi)，持溫5min。
2-3.將TOYO No.1濾紙及磁漏斗預(yù)濕后，抽氣濾干，迅速倒入染料測試液，抽氣濾干。
2-4.取出濾紙自然風(fēng)干，判定結(jié)果。
測試結(jié)果如以下表3；表3恒溫溶解度試驗結(jié)果 由表3結(jié)果得知，本發(fā)明實施例的墨水組成物A、B至少具有約300g/L的溶解度，溶解度測試優(yōu)于市售主流產(chǎn)品。
小結(jié) 由上表可以看出，本發(fā)明墨水實施例的墨水組成物A、B均同時具有日光牢度好及溶解度佳的特性。
綜上所述，本發(fā)明無論就目的、手法及功效，或就其技術(shù)層面與研發(fā)設(shè)計上，在在均顯示其迥異于公知技術(shù)的特征。應(yīng)注意的是，上述諸多實施例僅是為了便于說明故舉例闡述的，而本發(fā)明所主張的權(quán)利范圍自應(yīng)以申請專利范圍所述為準(zhǔn)，而非僅限于上述實施例。
權(quán)利要求
1.一種黑色墨水染料組成物，其包括(A)如下式(I)化合物 其中，R1為-SO2CH2CH2OSO3H或-SO2CH＝CH2或-SO2CH2CH2OH；M為H、Na或Li；(B)如下式(II)化合物 其中，R1為-SO2CH2CH2OSO3H或-SO2CH＝CH2或-SO2CH2CH2OH；M為H、Na或Li；以及(C)如下式(III)化合物 其中，R1可為-SO2CH2CH2OSO3H或-SO2CH＝CH2或SO2CH2CH2OH；M可為H、Na或Li。
2.如權(quán)利要求1所述的組成物，其特征在于，其中式(I)化合物中R1為-SO2CH＝CH2或SO2CH2CH2OH。
3.如權(quán)利要求1所述的組成物，其特征在于，其中式(II)化合物中R1為-SO2CH＝CH2或SO2CH2CH2OH。
4.如權(quán)利要求1所述的組成物，其特征在于，其中式(III)化合物中R1為-SO2CH＝CH2或SO2CH2CH2OH。
5.如權(quán)利要求1所述的組成物，其特征在于，其中式(I)化合物為如下的式(I-1)化合物， 其中M為H、Na或Li。
6.如權(quán)利要求1所述的組成物，其特征在于，其中式(II)化合物為如下的式(II-1)化合物 其中M為H、Na或Li。
7.如權(quán)利要求1所述的組成物，其特征在于，其中式(III)化合物為如下的式(III-1)化合物， 其中M為H、Na或Li。
8.如權(quán)利要求1所述的組成物，其特征在于，其中組成份(A)的式(I)化合物的重量百分比為50～94％；組成份(B)的式(II)化合物的重量百分比為3～47％；且組成份(C)的式(III)化合物的重量百分比為3～30％。
9.如權(quán)利要求1所述的組成物，其特征在于，還包括一組成份(D)有機(jī)溶劑，該有機(jī)溶劑選自包括乙二醇、二乙二醇、三甘醇、丙二醇、丁二醇、乙二醇單乙醚、乙二醇單丁醚、二乙二醇單乙醚、2-吡咯烷酮、N-甲基-吡咯烷酮、1，3-二甲基-2-咪唑啉酮、三乙醇胺。
10.如權(quán)利要求9所述的組成物，其特征在于，還包括一組成份(E)界面活性劑，該界面活性劑為如下式的化合物 其中n和m的總和為介于0至50的整數(shù)。
11.如權(quán)利要求1所述的組成物，其特征在于，其中式(I)化合物為如下的式(I-1)化合物， 其中M為H、Na或Li；式(II)化合物為如下的式(II-1)化合物 其中M為H、Na或Li；且式(III)化合物為如下的式(III-1)化合物， 其中M為H、Na或Li。
12.如權(quán)利要求11所述的組成物，其特征在于，還包括一組成份(D)有機(jī)溶劑，該有機(jī)溶劑選自包括乙二醇、二乙二醇、三甘醇、丙二醇、丁二醇、乙二醇單乙醚、乙二醇單丁醚、二乙二醇單乙醚、2-吡咯烷酮、N-甲基-吡咯烷酮、1，3-二甲基-2-咪唑啉酮、三乙醇胺。
13.如權(quán)利要求12所述的組成物，其特征在于，還包括一組成份(E)界面活性劑，該界面活性劑為如下式的化合物 其中n和m的總和為介于0至50的整數(shù)。
14.如權(quán)利要求11所述的組成物，其特征在于，其中式(I-1)、式(II-1)與式(III-1)化合物的M均為Li。
全文摘要
有關(guān)于一種黑色墨水染料組成物，其大致包括(A)如式(I)化合物，其中，R
文檔編號C09D11/02GK1814672SQ200510006900
公開日2006年8月9日 申請日期2005年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月5日
發(fā)明者林仁方, 李建文, 孫自揆, 黃宗文 申請人:明德國際倉儲貿(mào)易(上海)有限公司